MODÈLE ÉCONOMIQUE DE LA SÉLECTION DES NŒUDS D’ACCÉS
2.1 Introduction
Ce chapitre présente les éléments du modèle économique adopté pour faire la sélection des nœuds d’accès. D’abord, nous exprimons les hypothèses posées pour permettre l’utilisation du modèle et des métriques et nous mentionnons le recueil des statistiques de ces métriques. Ensuite, nous présentons la décision multicritère basée sur les utilités et finalement, nous décrivons l’agrégation des utilités.
2.2 Hypothèses
Le réseau sans fil hétérogène traité est la propriété d'un seul opérateur ou d'opérateurs organisés en coalition. Par conséquent, l'utilité et les revenus de tous les nœuds d'accès vont au même opérateur ou à l’entité coalition d’opérateurs. Ici, nous ne traitons pas la question de la distribution des revenus aux opérateurs faisant partie de la coalition.
Les nœuds d'accès stockent les caractéristiques d'utilisation du réseau telles que la fréquence de connexion des utilisateurs, leur durée et les métriques de QoS (débit, perte de paquets et délai), et les mettent à la disposition des équipements utilisateurs (les algorithmes de sélection des nœuds d’accès sont exécutés dans l’équipement utilisateur). Ces enregistrements de statistiques, compilés à partir de l’observation de l'utilisation du réseau sur une longue période, sont une pratique courante que les opérateurs de réseaux utilisent pour améliorer leurs services. Ici, nous utilisons ces statistiques pour calculer les utilités des utilisateurs et de l’opérateur pour le choix des nœuds d’accès.
La capacité d'un nœud d'accès est exprimée par le nombre maximal d'utilisateurs qu'il peut servir simultanément, par conséquent, le nœud d'accès ne peut pas accepter de nouvel
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utilisateur lorsqu'il a atteint sa capacité maximale. La contrainte de limitation de ressources est portée sur le nœud d’accès car en général, les liens filaires du nœud d’accès au réseau cœur sont le plus souvent à larges bandes (ex. fibre) et donc offrant des débits très grands.
Les utilisateurs du réseau sont regroupés en classes qui sont différenciées par les valeurs des métriques de QoS demandées et par les taux d'arrivée de la connexion et les taux de service. Les utilisateurs appartenant à une classe exigent le même débit de données minimum, le même délai maximum sur les paquets, et ont le même taux de service .
Une connexion de classe acceptée dans le réseau procure à l’opérateur une récompense avec un paramètre Ce paramètre est une valeur intrinsèque que l’opérateur accorde à l’utilisation d’un nœud d’accès et selon le service fourni à l’utilisateur de classe .
2.3 Statistiques sur les métriques de QoS et les comportements des utilisateurs
Les métriques de QoS utilisées sont les débits de transfert des données, les délais sur les transferts et les pertes de paquets qui sont enregistrées dans les nœuds d’accès au fil du temps ; leurs moyennes sont compilées périodiquement. Par exemple, pour chaque connexion d’un utilisateur, le nœud d’accès mesure au niveau de la couche physique la valeur réelle du débit de transmission vers l’utilisateur. Les délais subis par les paquets de données sont calculés en faisant la moyenne des délais subis par les différents paquets de données dans le nœud d’accès, chaque délai étant la différence entre le temps d’arrivée et le temps de sortie du paquet de données du nœud d’accès.
Les statistiques sur les comportements des utilisateurs concernent les fréquences et les durées des connexions aux nœuds d’accès. Le taux moyen d’arrivée des utilisateurs et la durée moyenne des connexions s’obtiennent en compilant les intervalles de temps d’arrivée et les durées de connexion des utilisateurs aux nœuds d’accès.
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2.4 Décision multicritère basée sur les utilités
Nous avons inclus dans les modèles de sélection de nœuds d’accès proposés une méthode de décision multicritère basée sur les utilités. La prise en compte de plusieurs critères permet de tenir compte des éléments importants de QoS. Dans cette thèse, pour les exemples numériques, nous avons utilisé le débit des données, le délai et le taux de perte de paquets comme critères de QoS ainsi que les critères de coût de connexion et le RSS (voir Tableau 7.2 section 7.4.1). L’aspect économique de l’approche concerne le calcul du gain de l’opérateur de réseaux et est relié au concept de prix caché défini à la section 4.2. La satisfaction à l’égard d’un critère pour l’utilisateur et celle à l’égard du gain reçu par l’opérateur de réseaux sont subjectives. L’utilité reliée à une satisfaction donne une expression quantitative de cette satisfaction.
L'utilité d'un critère est une valeur numérique dans la plage [0, 1] qui exprime la satisfaction d’une entité (ici l’utilisateur ou l’opérateur) par rapport à la valeur de ce critère reçue du nœud. Par exemple, un utilisateur peut avoir besoin d'un débit de données dans la plage [5 Mbps, 30 Mbps] et un nœud d'accès donné peut offrir seulement un débit de données de 18 Mbps. En utilisant une fonction utilité, comme celle présentée à la section 3.3, nous pouvons calculer l'utilité de l'utilisateur pour ce débit de données pour le nœud d'accès en question.
2.5 Agrégation des utilités des critères
Les utilités des critères sont calculées séparément. Il faut donc les regrouper en utilisant une méthode d’agrégation pour avoir l’utilité finale. Nous décrivons ici deux des méthodes d’agrégation les plus utilisées soit l’agrégation additive et l’agrégation multiplicative.
Nous utilisons les notations suivantes :
• = , , … , Ensemble de critères pour la sélection des nœuds d’accès ; • = , , … , Ensemble des poids respectifs des critères avec ∑ = 1 ; • et Poids des utilités de l’utilisateur et de l’opérateur, respectivement ;
• = 1,2, … Ensemble de nœuds d’accès dans le réseau ; • = 1,2, … Ensemble de classes d’utilisateurs ;
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2.5.1 Agrégation additive
L’agrégation additive de plusieurs utilités s’obtient en faisant la somme des utilités pondérées par leurs poids respectifs soit = ∑ ( ).
Cette méthode d’agrégation est simple et claire. Cependant, comme noté dans (Quoc-Thinh, Ghamri-Doudane, & Agoulmine, 2008), elle ne permet pas de tenir compte de l’interdépendance des critères de sélection des nœuds d’accès dans les réseaux de télécommunications. Par exemple, de toute évidence, le débit réel reçu par une application a un lien avec le délai subi par les paquets de données. Plus le délai est grand, plus le nombre de bits de données reçus par unité de temps dans l’application sera faible.
2.5.2 Agrégation multiplicative
L’agrégation multiplicative de plusieurs utilités s’obtient en faisant le produit des utilités élevées à la puissance de leurs poids respectifs soit = ∏ ( ) . Les auteurs dans (J.D. Bentkover, 1986) montrent que cette méthode tient compte de l’interdépendance des éléments agrégés et permet en plus de ne pas négliger entièrement les critères ayant des poids faibles.
2.6 Résumé du chapitre
Dans ce chapitre, nous avons abordé de façon globale le modèle de la sélection des nœuds d’accès en présentant les hypothèses prises en compte, les statistiques utilisées et le concept de la sélection des nœuds d’accès basée sur les utilités. Ensuite, nous avons présenté les différentes façons d’agréger les utilités individuelles des critères pour obtenir une utilité globale. Dans le chapitre suivant, nous rentrerons dans les détails des calculs des utilités.